النقاط الرئيسية لعملية BAF والتحكم فيها

في نظام تكنولوجيا معالجة المياه الحالي، أصبحت المرشحات الهوائية البيولوجية (BAF) أحد الخيارات الرئيسية للمعالجة المتقدمة لمياه الصرف الصحي البلدية وبعض مياه الصرف الصناعي بسبب دمجها للتحلل الحيوي والترشيح المادي. بالمقارنة مع عملية الحمأة المنشطة التقليدية، تتمتع عملية BAF ببصمة مدمجة وكفاءة معالجة عالية وجودة مياه الصرف الصحي المستقرة. ومع ذلك، فإن التحكم العلمي في ظروف التشغيل يحدد بشكل مباشر تأثير العلاج وتكلفة التشغيل. تجمع هذه المقالة بين التطبيقات الهندسية والبيانات التجريبية، وتحلل بعمق النقاط الرئيسية لتشغيل عملية BAF والتحكم فيها، وخاصة المعلمات الرئيسية من حيث الحمل، ونسبة الماء-الهواء، والغسيل العكسي، وإدارة التشغيل، وتوفر مراجع مستندة إلى البيانات- لمساعدة المتخصصين في معالجة المياه على فهم هذه العملية وتطبيقها بشكل أفضل.

في تصميم BAF وتشغيله، يعتبر الحمل هو عامل التحكم الأكثر أهمية. يتضمن مؤشرا الحمل الشائعان الحمل الهيدروليكي والحمل الحجمي. غالبًا ما يكون الحمل الحجمي BOD₅، NH₃-N، أو NO₃-N، وتتطلب أهداف التشغيل المختلفة أحمالًا مختلفة.

تسمح عوامل BAF المتفحمة بأعلى معدل تحميل حجمي ويمكنها تحمل تركيزات أعلى من المواد العضوية؛ تتميز عوامل النترجة BAF بمعدلات تحميل أقل نسبيًا، وتعتمد إزالة نيتروجين الأمونيا على أوقات استبقاء أطول وإمدادات أكسجين مذاب أكثر استقرارًا؛ تتطلب عمليات إزالة النتروجين BAF معدلات تحميل هيدروليكي أعلى للحفاظ على كفاءة إزالة النيتروجين. يجب أن يتم تحسين العملية بناءً على أهداف النفايات السائلة الفعلية في المشاريع الهندسية. على سبيل المثال، يمكن استخدام عملية الكربنة ذات الحمل العالي- لمياه الصرف الصناعي بشكل أساسي لإزالة المواد العضوية، بينما تتطلب إزالة نيتروجين الأمونيا من مياه الصرف الصحي البلدية معدل تحميل حجمي مخفض. علاوة على ذلك، تستخدم عوامل BAF للتدفق السفلي بشكل عام معدلات تحميل أقل، بينما يمكن أن تستخدم عوامل BAF للتدفق العلوي معدلات تحميل أعلى.

بالمقارنة بعمليات الحمأة المنشطة التقليدية، تتميز عوامل التراكم الأحيائي بظروف نقل كتلة أفضل ومعدلات استخدام أكسجين أعلى، مما يسمح بنسبة هواء أقل نسبيًا-إلى-ماء. تشير الدراسات إلى أن إزالة 1 كجم من BOD₅ تتطلب إمدادًا بالأكسجين يبلغ 0.42-0.8 كجم O₂. يبلغ متوسط ​​إمداد الأكسجين في BAF حوالي 0.51 كجم O₂/كجم من BOD، وهو أقل بكثير من 1.0-1.2 كجم O₂/كجم من BOD لعمليات الحمأة المنشطة التقليدية.

بالنسبة لعملية BAF المتفحمة، تكون نسبة الهواء التقليدية -إلى-الماء هي (3–7):1. إذا كانت إزالة نيتروجين الأمونيا هي الهدف الأساسي، فإن إمداد الهواء المطلوب لإزالة 1 كجم NH₃-N يبلغ حوالي 70 مترًا مكعبًا. وهذا يعني أن BAF يمكن أن يقلل بشكل فعال من استهلاك طاقة التهوية مع ضمان كمية كافية من الأكسجين المذاب، وهي ميزة كبيرة. ومع ذلك، في الهندسة، من المهم ملاحظة أن نسبة الهواء المنخفضة بشكل مفرط-إلى-الماء يمكن أن تؤدي إلى نقص الأكسجين في طبقة المرشح وانخفاض كفاءة النترجة؛ سيؤدي ارتفاع نسبة الهواء-إلى-الماء بشكل مفرط إلى زيادة استهلاك الطاقة وقد يؤثر على استقرار وسائط الفلتر والأغشية الحيوية.

بعد فترة من التشغيل، قد تصبح طبقة المرشح مسدودة بسبب احتجاز المواد الصلبة العالقة وسماكة الأغشية الحيوية. لذلك، يعتبر الغسيل العكسي خطوة تشغيلية أساسية. حاليًا، الطريقة الشائعة الاستخدام هي الغسيل العكسي بالهواء-والماء.

1. التحكم في SS
لمنع المواد الصلبة العالقة من انسداد قاعدة المرشح، يجب التحكم في SS المؤثر أقل من 60-100 مجم / لتر. تشمل إجراءات المعالجة المسبقة الشائعة الترسيب أو التعويم. وإلا، فإنه لن يؤدي فقط إلى زيادة انخفاض الضغط في طبقة المرشح ولكن أيضًا زيادة عبء الغسيل العكسي.

2. حمل الصدمة لعودة مياه الغسيل العكسي
نظرًا للدورة القصيرة والكثافة العالية للغسيل العكسي، إذا دخل الماء الراجع مباشرةً إلى وحدة المعالجة الأمامية-، فيمكن أن يتسبب ذلك في حدوث حمل صدمة بسهولة. تشمل الحلول ما يلي: إنشاء خزان معادلة (خزان عازل متوسط) لتخزين حجم المياه وتقلبات جودة المياه؛ وجدولة وقت الغسيل العكسي بشكل معقول لتجنب التداخل مع ذروة التدفق المؤثر.

3. القضايا التآزرية لإزالة الفوسفور وتطهيره
في المعالجة المتقدمة أو إعادة استخدام المياه المستصلحة، غالبًا ما يستخدم BAF في سلسلة مع وحدات إزالة الفوسفور الكيميائي وتطهيره. يجب إيلاء اهتمام خاص لما يلي: تأثير العوامل الكيميائية على الأغشية الحيوية، مثل احتمال أن الحديد الزائد أو أملاح الألومنيوم قد تمنع النشاط البيولوجي؛ واقتران نظام الغسيل العكسي وبقايا التطهير لتجنب التلوث الثانوي.

في الختام، BAF (تسييل الجسم) هي عملية تجمع بين الكفاءة العالية والاكتناز، وقد تم استخدامها على نطاق واسع في معالجة مياه الصرف الصحي البلدية المتقدمة، ومعالجة مياه الصرف الصناعي، واستخدام المياه المستصلحة. ومع ذلك، فهو ليس "حلا سحريا". لا يمكن تحقيق أقصى قدر من الفعالية إلا من خلال إدارة محددة ومحسنة للموقع-في التشغيل والتحكم. يحدد التحكم في الحمل ما إذا كان من الممكن تحقيق أهداف العلاج؛ يرتبط تعديل نسبة الهواء - إلى - الماء باستهلاك الطاقة وكفاءة إزالة النيتروجين؛ يعد الغسيل العكسي هو جوهر الحفاظ على التشغيل المستقر على المدى الطويل-؛ و SS (المواد الصلبة العالقة) وإدارة المياه العائدة هي "الشروط الخفية" لضمان التشغيل الصحي للنظام. في المستقبل، مع تطور إدارة المياه الذكية وتقنيات التحكم الآلي، سيصبح تشغيل BAF والتحكم فيه أكثر دقة وذكاءً، وسيزداد دوره في أنظمة معالجة المياه الخضراء والمنخفضة-الكربون أهمية متزايدة.